本题导读

本题考查圆与圆的位置关系(外切条件),以及双曲线的定义与几何性质。

📌【题干】

Question

(1993年新高考(理)) 一动圆与两圆 和 都外切,则动圆圆心的轨迹为 ()

A. 圆    B. 椭圆    C. 双曲线的一支    D. 抛物线

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一步: 将已知的两个定圆方程化为标准方程,确定它们的圆心坐标(作为定点)和半径大小。设动圆的圆心为 ,半径为 。
  2. 第二步: 根据两圆外切的充要条件“圆心距等于两圆半径之和”,用含 的代数式分别表示出动圆圆心到两个定圆圆心的距离。通过两式相减消去变量 ,得到两距离之差为常数的等式,再对照双曲线的定义进行判断。

✅【答案】

Success

C

✍【详细解析】

Abstract

解: 设已知第一个定圆为圆 :,则圆心为 ,半径 。 将第二个定圆方程配方化为标准方程: 设此圆为圆 ,则其圆心为 ,半径 。

设动圆的圆心为 ,半径为 。 因为动圆与圆 、圆 均外切,根据两圆外切的几何性质可知: 两式相减消去 得: 即动点 到两定点 的距离之差为一个固定的正常数。

分析两定点间的距离(焦距): 因为 , 且由于 ,说明动点 到 的距离更近。 根据双曲线的第一定义,满足 的动点轨迹为双曲线中靠近 点的其中一支。 因此,动圆圆心 的轨迹是以 为焦点的双曲线靠近左焦点 的左支。

故正确答案为:C

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点: 两圆外切时圆心距 ;双曲线的第一定义:。
  2. 核心方法: 定义法求轨迹。不需要设出坐标去进行复杂的繁琐运算,通过将几何特征直接翻译为距离的数量关系,直接与圆锥曲线的定义做匹配,是解决此类轨迹选择题最直接、最快速的方法。
  3. 避坑指南: - 最易错点是混淆“双曲线”与“双曲线的一支”。若本题条件改为“与一圆外切,与另一圆内切”,则消参后得到的是绝对值式 ,此时轨迹才是完整的双曲线;而本题均为外切,没有绝对值符号,只能是双曲线的一支。
    • 必须校验常数 与焦距 的大小关系。只有满足 轨迹才存在且为双曲线;若 ,轨迹为一条射线;若 ,轨迹不存在。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题属于经典的“两圆一动圆”轨迹模型,是由教材中双曲线定义的引入实例(两定圆外切/内切问题)直接改编而来的标准高考试题。
  2. 结论推广(动圆与两定圆切点轨迹通用模型): 设两定圆半径分别为 (且 ),焦距为 ,动圆半径为 :
    • 若动圆与两定圆都外切,则距离差为 ,轨迹为双曲线的一支(靠近较小定圆的那一支)。
    • 若动圆与两定圆都内切,则距离差为 ,轨迹为双曲线的一支(靠近较大定圆的那一支)。
    • 若动圆与一圆外切,与另一圆内切,则距离和为 :
      • 当 时,轨迹为椭圆;
      • 当 时,轨迹为双曲线。

🔗【关联脉络】

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